Защитное устройство для проецирования набора синтетических изображений

Защитное устройство для проецирования набора синтетических изображений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

РОДСТВЕННАЯ ЗАЯВКА

Эта заявка испрашивает приоритет для предварительной патентной заявки США №61/637990, поданной 25 апреля 2012 года, включенной в это описание в полном объеме путем ссылки.

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение в целом касается защитного устройства для проецирования набора синтетических изображений и компьютерно-реализуемого способа изготовления такого защитного устройства.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ И КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Микрооптические пленочные материалы, проецирующие синтетические изображения в целом включают (a) светопроводную полимерную подложку, (b) ряд упорядоченных пиктограмм микроскопического размера, расположенных на/в полимерной подложке, и (c) ряд упорядоченных фокусирующих элементов (например, микролинза). Упорядоченные пиктограммы и фокусирующие элементы сконфигурированы таким образом, чтобы при наблюдении ряда пиктограмм сквозь ряд фокусирующих элементов проецировались одно или несколько синтетических изображений. Эти спроецированные изображения могут демонстрировать много различных оптических эффектов.

Конструкции материалов, способные создавать такие эффекты, описываются в Патенте США №7333268, выданном Steenblik et al., Патенте США №7468842, выданном Steenblik et al., Патенте США №7,738,175, выданном Steenblik et al., Патенте США №7830627, выданном Commander et al., Патенте США №8,149,511, выданном Kaule et al.; Публикации патентной заявки США №2010/0177094 на имя Kaule et al.; Публикации патентной заявки США №2010/0182221 на имя Kaule et al.; Европейском патенте №2162294, выданном Kaule et al.; и Европейской патентной заявке №08759342.2 (или Европейской публикации №2164713) на имя Kaule et al.

Эти пленочные материалы могут применяться в качестве защитных устройств для удостоверения подлинности банкнот, защищенных документов и продуктов. Для банкнот и защищенных документов эти материалы обычно применяют в форме полоски или нити и либо частично вставляют в банкноту или документ, либо наносят на их поверхность. Для паспортов или других удостоверяющих (ID) документов эти материалы могут применяться в качестве полного слоя или могут быть вставлены как средство защиты от подделки в поликарбонатные паспорта.

Описанные выше пленочные материалы существующего уровня техники, известные как муаровые увеличители, как правило, начинаются с двухмерной (2D) матрицы идентичных пиктограмм. Однако они также могут начинаться с пиктограмм, изменяемых или модулируемых с применением способов, обеспечивающих различные эффекты, такие, как изменение медленно вращающихся изображений и т.п. Для трехмерных (3D) эффектов эти пленочные материалы монтируются с применением "опрокинутого" подхода в том смысле, что вид статического объекта с точки обзора каждой отдельной линзы пространственно рассчитывают по модели статического 3D-объекта, и соответствующая пиктограмма образуется из набора видов линзы. При применении этого подхода каждую пиктограмму рассчитывают отдельно на основе статической модели 3D-объекта. Этот подход имеет как минимум следующие ограничения:

(a) готовое синтетическое изображение является лишь статическим 3D-объектом;

(b) готовое синтетическое изображение имеет "разрыв" в поле обзора; и

(c) готовое синтетическое изображение ограничено палитрой из не более, чем одного цвета, причем одного тона этого цвета. Оно представляет собой двухуровневое изображение и не имеет оттенков или полутонов.

Термин "разрыв", более подробно описываемый ниже, означает значительное нарушение целостности наблюдаемого изображения, когда наблюдающий перемещается за пределами диапазона наблюдения устройства (но в пределах его поля обзора) и смотрит на устройство.

Отмеченные выше недостатки устраняются с применением типичных вариантов осуществления настоящего изобретения, в которых используется "опрокинутый" подход в том смысле, что определяется каждое требуемое полное синтетическое изображение, наблюдаемое со всех данных точек обзора, а затем каждое из этих отдельных изображений (отличных от пространственной информации), которые соответствуют различным точкам обзора, обрабатывается, а затем используется для определения объекта, часть которого наблюдается через каждую линзу. Общая сумма всех этих изображений с разных точек обзора в конечном итоге определяет значительную часть плоскости изображения, которая обычно должна содержать только пиктограммы ("слой изображения"). Этот подход позволяет обеспечивать следующие значительные усовершенствования относительно существующего уровня техники:

(a) готовое синтетическое изображение может представлять собой, помимо прочего: движущийся 3D-объект; динамический (анимационный или трансформирующийся) 3D-объект; динамический дизайн из кривых, абстрактных рисунков, форм, фотографий, 3D-объектов и изображений;

(b) готовое синтетическое изображение может быть построено таким образом, чтобы отсутствовал "разрыв" в поле обзора;

(c) готовые синтетические изображения могут включать эффекты "полутонов", подобные полутоновому сглаживанию. Кроме того, этот способ способствует координации нескольких слоев для окончательного создания синтетических изображений, включающих полноцветные динамические схемы и 3D-изображения; и

(d) источником готовых синтетических изображений не обязательно должны быть модели 3D-объектов. Синтетические изображения могут быть образованы из любого типа цифрового изображения (например, фотографий, рисунков, математических диаграмм и кривых и т.п.).

В частности, настоящее изобретение обеспечивает защитное устройство для проецирования набора синтетических изображений, включающее: набор фокусирующих элементов, причем каждый фокусирующий элемент имеет оптический отпечаток; и по меньшей мере один слой изображения, фокусирующие элементы и слой(и) изображения вместе проецируют другое изображение, поскольку устройство наблюдается с различных углов,

причем слой(и) изображения состоит(ят) из множества отдельных оцифрованных областей, причем каждая область составляет идентичное или по сути идентичное подмножество оптических отпечатков каждого фокусирующего элемента, и области являются отдельными, то есть, накладывание любых двух подмножеств исключается, и каждая точка в каждом подмножестве является ближайшей к соответствующему фокусирующему элементу, причем каждая область разделяется на множество отдельных пикселей, равных количеству изображений,

причем каждое изображение подвергается цифровой обработке, количество пикселей в каждом подвергнутом цифровой обработке изображении является равным или пропорциональным общему количеству фокусирующих элементов, пиксели в каждом подвергнутом цифровой обработке изображении распределяются по одному месторасположению в пределах каждой оцифрованной области, таким образом, чтобы каждое месторасположение в пределах одной оцифрованной области было отмечено цветом пикселя из другого подвергнутого цифровой обработке изображения, что позволяет устройству проецировать другое изображение, поскольку устройство наблюдается с различных углов.

В представленном далее описании устройство согласно изобретению описывается как устройство, проецирующее синтетические изображения, которые видны наблюдающему. Существует соответствие между местоположением наблюдающего относительно устройства и синтетического изображения, которое наблюдающий видит с конкретной точки обзора. Например, синтетические изображения могут представлять различные точки обзора заданного объекта или изображения, которые меняются от одного определяемого точкой обзора изображения до другого определяемого точкой обзора изображения с изменением местоположения наблюдающего относительно устройства. Однако характер каждого синтетического изображения может быть полностью произвольным, подобно изображениям, обеспечиваемым визуальным устройством отображения, таким, как телевизор или монитор компьютера. Кроме того, в типичном варианте осуществления применяют особую симметрию для создания синтетических изображений, что позволяет изготавливать устройство без учета приводки, которая может быть проблематичной для устройств существующего уровня техники.

В отличие от муарового увеличителя, имеющего множество из большего или меньшего количества "непрерывных" изображений, типичный вариант осуществления слоя(ев) изображения в защитном устройстве согласно настоящему изобретению представляет собой двойную решетку распределенных цифровых изображений, где каждый пиксель в решетке "включен или выключен" (т.е., окрашен или не окрашен).

На первом типичном варианте осуществления защитное устройство согласно изобретению проецирует набор синтетических изображений в градации серого или полутонах. В этом варианте осуществления оттенки серого выполняются с использованием изображений в оттенках серого с сокращенной цветовой палитрой (например, четыре оттенка серого) и группирования фокусирующих элементов (т.е., применяется группа фокусирующих элементов вместо одного фокусирующего элемента для каждого пикселя определяемого точкой обзора изображения).

Во втором типичном варианте осуществления защитное устройство согласно изобретению проецирует набор синтетических 3D-изображений. В этом варианте осуществления определяемые точкой обзора изображения соотносятся таким образом, что наблюдающий видит по меньшей мере два разных 2D-изображения за раз, что создает у него бинокулярное стереоскопическое восприятие изображений.

В третьем типичном варианте осуществления защитное устройство согласно изобретению проецирует набор синтетических изображений, которые не имеют разрыва. То есть, каждое распределенное определяемое точкой обзора изображение является составным определяемым точкой обзора изображением, образуемым путем применения одной или нескольких непрерывных математических скалярных функций для определения или изменения количественного параметра в определяемом точкой обзора изображении.

Настоящее изобретение также обеспечивает компьютерно-реализуемый способ изготовления защитного устройства для проецирования набора синтетических изображений, причем защитное устройство состоит из набора фокусирующих элементов в форме листа фокусирующих элементов, причем каждый фокусирующий элемент имеет оптический отпечаток; и по меньшей мере один слой изображения, фокусирующие элементы и слой(и) изображения вместе проецируют свое определяемое точкой обзора изображение, поскольку устройство наблюдается с различных углов, причем способ включает:

(a) формирование слоя(ев) изображения путем:

(i) составления набора разных необработанных определяемых точкой обзора изображений, причем каждое необработанное определяемое точкой обзора изображение определяет, что наблюдающий должен видеть, глядя на защитное устройство с данного угла;

(ii) выбора области для каждого фокусирующего элемента в листе фокусирующих элементов и расположение областей в форме решетки на/в слое(ях) изображения, причем области составляют идентичные подмножества оптических отпечатков каждого фокусирующего элемента, таким образом, что накладывание любых двух подмножеств исключается, и каждая точка в каждом подмножестве является ближайшей к соответствующему фокусирующему элементу, как только слой(и) изображения помещаются в фокальную плоскость набора фокусирующих элементов, причем точная приводка между областями и фокусирующими элементами не требуется;

(iii) оцифровывания каждой выбранной области путем разделения каждой области на множество отдельных пикселей, каждый из которых представляет часть отдельного определяемого точкой обзора изображения, причем количество пикселей в каждой оцифрованной области равняется количеству различных определяемых точкой обзора изображений, и оцифрованные области образуют растровую сетку;

(iv) цифровой обработки каждого из различных необработанных определяемых точкой обзора изображений для образования двухуровневых изображений, причем количество пикселей в каждом подвергнутом цифровой обработке определяемом точкой обзора изображении равняется (или пропорционально) общему количеству фокусирующих элементов в листе фокусирующих элементов, которые должны использоваться для представления требуемого полного изображения;

(v) распределения набора различных обработанных определяемых точкой обзора изображений на растровую сетку путем окрашивания каждого пикселя оцифрованной области цветом соответствующего пикселя определяемого точкой обзора изображения с применением процесса под названием "распределение", который включает назначение адреса для каждого пикселя в каждой оцифрованной области с последующим назначением одного изображения для каждого пикселя, имеющего одинаковый адрес в каждой оцифрованной области, таким образом, чтобы каждое месторасположение в пределах одной оцифрованной области окрашивалось цветом пикселя из другого обработанного определяемого точкой обзора изображения; и

(b) помещения образованного(ых) слоя(ев) изображения в фокальную плоскость листа фокусирующих элементов.

Настоящее изобретение также обеспечивает защитное устройство, изготавливаемое в соответствии с этим способом.

На первом типичном варианте осуществления способ согласно изобретению обеспечивает защитное устройство, проецирующее набор синтетических изображений в градации серого или полутонах. То есть, этап "составления" при формировании слоя(ев) изображения с применением способа согласно изобретению направлен на составление различных необработанных выполняемых в градации серого или в полутонах определяемых точкой обзора изображений, тогда как этап "обработки" включает модификацию необработанных определяемых точкой обзора изображений путем сокращения количества оттенков серого в цветовой палитре каждого изображения, необязательно - смешивания остальных оттенков серого в цветовой палитре каждого изображения с последующим представлением каждого такого обработанного определяемого точкой обзора изображения в качестве готового двухуровневого изображения. После распределения набора различных готовых двухуровневых изображений по растровой сетке способ согласно изобретению в этом типичном варианте осуществления также включает с использованием группы фокусирующих элементов (например, группы линз 2×2) для каждого пикселя определяемого точкой обзора изображения.

На втором типичном варианте осуществления способ согласно изобретению обеспечивает защитное устройство, проецирующее набор синтетических 3D-изображений. То есть, этап "составления" при формировании слоя(ев) изображения с применением способа согласно изобретению включает моделирование объекта в обеспечивающей трехмерную графику программе и получение различных необработанных определяемых точкой обзора изображения объекта путем обеспечения видов объекта с применением (виртуальной или реальной) камеры в множестве позиций, и существует точное соответствие между количеством видов, обеспечиваемых камерой, и количеством пикселей в каждой оцифрованной области.

В третьем типичном варианте осуществления способ согласно изобретению обеспечивает защитное устройство, проецирующее набор синтетических изображений, которые не имеют разрыва. Более конкретно, способ согласно изобретению также включает: определение математических скалярных функций x и y, которые являются непрерывными; применение одной или нескольких подобных математических скалярных функций к копиям области для получения одного или нескольких скалярных значений, причем область составляет участок координатной плоскости, повторяющийся в пространственно-периодическом отношении; и использование одного или нескольких скалярных значений для определения или изменения количественного параметра в наборе определяемых точкой обзора изображений, распределенных по областям, с образованием, таким образом, составных определяемых точкой обзора изображений.

Настоящее изобретение также обеспечивает листовые материалы и базовые платформы, выполненные из защитного устройства согласно изобретению или с его применением, а также документы, выполненные из этих материалов. Термин "документы" в контексте данного описания означает документы любого типа, обладающие финансовой ценностью, такие как банкноты или валюта и т.п., или удостоверяющие документы, такие, как паспорта, идентификационные карточки, водительские права, и т.п., или другие документы, такие, как бирки или ярлыки. Защитное устройство согласно изобретению также предусмотрено для применения с потребительскими товарами, а также сумками или упаковками, используемыми с потребительскими товарами, такими, как пакеты для картофельных чипсов.

Другие особенности и преимущества изобретения станут понятны специалистам в данной области по ознакомлении с представленными ниже подробным описанием и прилагаемыми фигурами.

Если нет иного определения, все употребляемые авторами технические и научные термины имеют значения, которые являются общепринятыми в области, к которой относится это изобретение. Все публикации, патентные заявки, патенты и другие упомянутые в описании источники включены путем ссылки в полном объеме. В случае противоречия данное описание, включая определения, имеет приоритетную силу. Кроме того, материалы, способы и примеры являются лишь иллюстративными и не ограничивают объем изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР

Настоящее изобретение станет более понятным со ссылкой на представленные ниже фигуры. Компоненты, представленные на фигурах, не обязательно показаны с соблюдением масштаба, но при этом основное внимание уделяется четкому пояснению принципов данного изобретения. Хотя типичные варианты осуществления описываются в связи с фигурами, не ставится цели ограничить настоящее изобретение описанным авторами вариантом или вариантами осуществления. Напротив, задача состоит в том, чтобы охватить все альтернативные варианты, модификации и эквиваленты.

Конкретные особенности раскрываемого изобретения поясняются путем ссылки на прилагаемые фигуры, среди которых:

ФИГ. 1 показывает линзу с ее оптическим отпечатком;

ФИГ. 2 показывает восприятие неподвижных наблюдающих относительно оптического отпечатка линзы, показанного на ФИГ. 1;

ФИГ. 3 показывает дискретизацию линз, в частности, на первом рисунке показывает оптический отпечаток линзы с цветной частью A изображения и с бесцветной частью B изображения, а на втором рисунке - что наблюдающий видит, когда находится в двух разных местах, показанных на ФИГ. 2;

ФИГ. 4 показывает на первом рисунке множество линз в комбинации с их оптическими отпечатками, с наблюдающим, находящимся "очень далеко" под первым углом относительно устройства согласно изобретению, на втором рисунке - рисунок в слое изображения, нарисованном среди оптических отпечатков линзы, и на третьем рисунке - то, что наблюдающий должен видеть, глядя на устройство;

ФИГ. 5 показывает на первом рисунке множество линз в комбинации с их оптическими отпечатками, с наблюдающим, находящимся "очень далеко" под другим углом относительно позиции наблюдающего на ФИГ. 4, на втором рисунке - а рисунок в слое изображения, нарисованном среди оптических отпечатков линзы, и на третьем рисунке - то, что наблюдающий должен видеть, глядя на устройство;

ФИГ. 6 показывает слои изображения с ФИГУР 4 и 5, наложенные один на другой;

ФИГ. 7 показывает на первом рисунке линзу с ее оптическим отпечатком, на втором рисунке - множество линз, на третьем рисунке - множество линз из второй рамки с множеством оптических отпечатков каждой линзы, лежащих на слое изображения, на четвертом рисунке - линза из третьей рамки с областью в форме оцифрованной области, на пятом рисунке - множество линз из второй и третьей рамок, показанных с множеством оцифрованных областей, и на шестом рисунке - множество оцифрованных областей или растровая сетка;

ФИГ. 8 показывает, на первом рисунке линзу и оцифрованную область линзы, причем каждый пиксель в оцифрованной области имеет назначенный адрес, а на втором рисунке - набор из девяти разных определяемых точкой обзора изображений, каждому из которых был назначен адрес, соответствующий адресу пикселей в оцифрованной области, показанной на первом рисунке;

ФИГ. 9 показывает, каким образом изображение, соответствующее адресу (1,1), распределяется по множеству оцифрованных областей или растровой сетке, показанной на шестом рисунке с ФИГ. 7;

ФИГ. 10 показывает, каким образом изображения, соответствующие адресам (1,1) и (1,2), распределяются по множеству оцифрованных областей или растровой сетке, показанной на шестом рисунке с ФИГ. 7;

ФИГ. 11 показывает растровую сетку после распределения девяти разных определяемых точкой обзора изображения, показанных на втором рисунке с ФИГ. 8, по решетке;

ФИГ. 12 показывает на первом рисунке поперечный разрез типичного варианта осуществления защитного устройства согласно настоящему изобретению, в котором используется заполненная растровая сетка, показанная на ФИГ. 11, на втором рисунке показано, что может видеть, глядя на устройство, наблюдающий, находящийся ближе всего к верхнему левому углу устройства, и на третьем рисунке показано, что может видеть, глядя на устройство, наблюдающий, находящийся ближе всего к нижнему правому углу устройства;

ФИГ. 13 является видом в перспективе необработанного изображения чайника Юты или чайника Ньюэлла, который используется в качестве определяемого точкой обзора изображения в типичном варианте осуществления настоящего изобретения;

ФИГ. 14 является видом в перспективе обработанного изображения чайника, показанного на ФИГ. 13, в котором применялось сглаживание с использованием четырех оттенков серого;

ФИГ. 15 является графическим представлением схемы группирования линз для четырех уровней полутонов, используемых в типичном варианте осуществления настоящего изобретения;

ФИГ. 16 является видом в перспективе готового двойного спроецированного изображения чайника, показанного на ФИГ. 13;

ФИГ. 17 является графическим представлением множества виртуальных камер, производящих снимки объекта в форме чайника Юты или чайника Ньюэлла;

ФИГ. 18 является видом в перспективе шести необработанных определяемых точкой обзора изображений, обеспечиваемых множеством виртуальных камер, показанных на ФИГ. 17;

ФИГ. 19 представляет упрощенный поперечный разрез типичного варианта осуществления защитного устройства согласно настоящему изобретению, а также набор полей обзора определяемых точкой обзора изображений (2,3), (2,2) и (2,1), которые таким образом проецируются;

ФИГ. 20 показывает на первом рисунке линзу с оцифрованной областью 12×12, на втором рисунке - графическое представление множества виртуальных камер 12×12, производящих снимки чайника Юты или чайника Ньюэлла, и на третьем рисунке -упрощенный поперечный разрез типичного варианта осуществления защитного устройства согласно настоящему изобретению, а также набор полей обзора двенадцати определяемых точкой обзора изображений, которые таким образом проецируются;

ФИГ. 21 показывает на первом рисунке линзу с ее оптическим отпечатком, на втором рисунке - поле обзора типичного варианта осуществления защитного устройства согласно изобретению, на третьем рисунке - линзу, показанную на первом рисунке, с ее оцифрованной областью, и на четвертом рисунке - диапазон типичного варианта осуществления защитного устройства согласно изобретению, показанного на втором рисунке;

ФИГ. 22 показывает диапазон устройства согласно изобретению в виде подмножества поля обзора устройства;

ФИГ. 23 показывает, что наблюдающий видит, находясь в пределах поля обзора устройства, диапазона наблюдения устройства;

ФИГ. 24 показывает на первом рисунке вариант осуществления устройства согласно изобретению, в котором множество линз и множество оцифрованных областей показаны с приводкой, и на втором рисунке - вариант осуществления, в котором множества показаны без приводки;

На ФИГ. 25 указывается, что точка обзора наблюдающего (выраженная как (θ,ϕ)) определяет место, которое линзы выбирают в пределах области (выраженное как (x,y)), и проецируемое определяемое точкой обзора изображение, которое видит наблюдающий (выраженное как матрично- (или изображение-) значная функция места дискретизации, называемого изображением (x,y));

ФИГ. 26 показывает, каким образом в случае, когда наблюдающий видит устройство согласно изобретению с достаточно высокого угла (т.е., ϕ увеличивается), все линзы имеют точки дискретизации, находящиеся в области соседней линзы;

ФИГ. 27 показывает еще один вариант осуществления защитного устройства согласно изобретению, в котором каждая область из множества оцифрованных областей представляет собой перекошенный шестисторонний многоугольник или шестиугольник;

ФИГ. 28 представляет вид в плане одного из шестиугольников, показанных на ФИГ. 27, в котором края обозначены стрелками для указания краев, которые "встречаются", когда слой изображения выкладывается этими шестиугольниками;

ФИГ. 29 на первом рисунке представляет вид в плане оцифрованной шестиугольной области и на втором рисунке - шестиугольную область "свернутую" вокруг оси x таким образом, что верхняя сторона встречается с нижней стороной, образуя трубу;

ФИГ. 30 представляет ряд изображений, на которых шестиугольная область образует скрученный тор, демонстрируя, что шестиугольная область топографически равноценна тору;

ФИГ. 31 представляет вид в плане области в форме правильного шестиугольника с центром в (0,0), с шестью вершинами, расположенными на одну единицу длины от источника;

ФИГ. 32 на первом рисунке представляет вид в плане области, показанной на ФИГ. 31, после применения непрерывной скалярной функции, а на втором рисунке эта область показана после повторения в пространстве;

ФИГ. 33 показывает общий процесс, в котором на области может определяться множество функций; каждая из этих функций предусматривает независимое изменение или определение изображения;

ФИГ. 34 показывает вид в перспективе примера рисунка в форме набора идентичных кубов, которые поворачиваются со сменой точки обзора наблюдающего, причем кубы имеют отражения, "мультипликационные" очертания, оттенки, и т.п.;

ФИГ. 35 показывает, каким образом кубы, показанные на ФИГ. 34, перемещаются с перемещением наблюдающего слева направо, а ФИГ. 36 показывает, каким образом кубы перемещаются с перемещением наблюдающего вверх и вниз;

ФИГ. 37 представляет оцифрованную область, образуемую набором из 360 квадратов, расположенных в форме, приближенной к шестиугольнику;

ФИГ. 38 показывает, каким образом оцифрованная область с ФИГ. 37 может использоваться для полного выкладывания плоскость слоя изображения, без зазоров между пикселями оцифрованной области и без наложения пикселей оцифрованной области;

ФИГ. 39 представляет множество оцифрованных областей, показанных на ФИГ. 38, после применения линейной функции, f1, к каждой шестиугольной области, причем эта функция охватывает от 0 (белый) до 60 (черный) при перемещении наблюдающего справа налево по шестиугольным областям; и

ФИГ. 40 представляет множество оцифрованных областей, показанных на ФИГ. 38 после применения линейной функции, f2, к каждой шестиугольной области, причем эта функция охватывает от 0 (белый) до 60 (черный) дважды при перемещении наблюдающего от верха шестиугольника до низа шестиугольника.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фокусирующие элементы, применяемые согласно настоящему изобретению, служат для выделения, увеличения, высвечивания или подчеркивания небольшой точки в слое(ях) изображения. Подходящими фокусирующими элементами, помимо прочих, являются линзы (например, микролинзы), отверстия в точечном экране, фокусирующие отражатели, линзы с зонными пластинками, утопленные линзы, объекты со световыми бликами и т.п.

Согласно существующему уровню техники, в типичных вариантах осуществления защитного устройства согласно изобретению, в котором применяются микролинзы, каждая линза способна проецировать полное изображение, содержащееся в его так называемом "оптическом отпечатке". Как можно наилучшим образом увидеть на ФИГ. 1, оптический отпечаток отдельной линзы определяется как набор каждой точки на слое(ях) изображения, на которые линзами может быть наведен фокус. Этот оптический отпечаток ограничивается по размеру, помимо прочего, комой, геометрией и f-числом линзы (т.е., фокусным расстоянием, деленным на диаметр линзы), свойствами материала линзы, наличием оптического разделителя (или его отсутствием) и толщиной слоя(ев) изображения.

Восприятие неподвижного наблюдающего относительно оптического отпечатка линзы показано на ФИГ. 2, причем неподвижный наблюдающий видит линзу так, как будто она представляет очень увеличенный вариант очень мелкого подмножества его оптического отпечатка (например, бесцветного подмножества "B" или цветного подмножества "A"). В частности, наблюдающий не видит полного изображения в линзе, а вместо него видит части изображения, находящиеся в фокальной точке линзы. Как можно наилучшим образом увидеть на ФИГ. 3, наблюдаемое подмножество, а значит, и цвет зависит от местоположения наблюдающего и, следовательно, от того, какой пучок направленного света получает глаз наблюдающего. Действие или процесс, при помощи которого наблюдаются малые части оптического отпечатка линзы меняется местоположение наблюдающего, называется "дискретизацией".

В целом, если линзы достаточно малы, и наблюдающий находится достаточно далеко, защитное устройство согласно настоящему изобретению может быть охарактеризовано следующим утверждением:

Наблюдающий, глядя сквозь набор линз, сфокусированный на слое(ях) изображения, со статичной точки обзора, видит, что каждая линза дискретизирует одно и то же место в каждом из соответствующих оптических отпечатков линзы одновременно.

ФИГ. 4 показывает описанную выше идею. Крайний левый или первый рисунок этой фигуры показывает множество линз в комбинации с их оптическими отпечатками, которые здесь показаны круглыми. Наблюдающий показан как находящийся очень далеко от линз относительно размера линз, что означает, что угол от перпендикуляра к плоскости линзы до наблюдающего по сути одинаков для каждой линзы. В результате наблюдающий видит каждую линзу, дискретизирующую то же место в ее оптическом отпечатке (т.е., точку на середине пути между крайней правой частью круглого оптического отпечатка и центром круга). В середине второго рисунка этой фигуры показан рисунок в слое изображения, нарисованный среди оптических отпечатков линзы. Крайний правый или третий рисунок этой фигуры показывает, что фактически видит наблюдающий, который смотрит на устройство.

ФИГ. 5 также показывает описанную выше идею. На первом рисунке наблюдающий показан под другим углом относительно позиции наблюдающего с ФИГ. 4, что означает, что наблюдающий видит точку дискретизации, сдвинутую влево. Второй рисунок этой фигуры показывает другой рисунок в слое изображения, а третий рисунок этой фигуры показывает, что фактически видит наблюдающий, который смотрит на устройство.

Как можно наилучшим образом увидеть на ФИГ. 6, различные рисунки, показанные на ФИГУРАХ 4 и 5, могут накладываться один на другой для образования слоя изображения, причем наблюдающий, который смотрит на него сквозь набор линз, видит изображение "A" с одного угла и изображение "B" с другого угла. Изображение, которое наблюдающий видит с данного угла, далее называется определяемым точкой обзора изображением. Набор из всех определяемых точкой обзора изображений, которые может видеть наблюдающий от слоя изображения, может быть скоординирован для создания многих эффектов, воспринимаемых объектов и движений, которые имеют преимущества перед оптическими эффектами, демонстрируемыми микрооптическими защитными устройствами существующего уровня техники.

Как видно из представленного выше описания, предмет изобретения позволяет образовывать слой изображения, который, будучи помещенным в фокальную плоскость линз в надлежащей ориентации, проецирует набор определяемых точкой обзора изображений. Как упоминалось ранее, эти определяемые точкой обзора изображения могут представлять, неподвижные или статические, подвижные или динамические (например, анимационные или трансформирующиеся) 3D-объекты или изображения, динамический дизайн из кривых, абстрактных рисунков, форм, фотографий и т.п. Эти определяемые точкой обзора изображения не обязательно должны быть взяты из моделей 3D-объектов или изображений, а могут быть образованы из любого типа цифрового изображения, например, фотографий, рисунков, математических диаграмм и кривых и т.п. Определяемые точкой обзора изображения могут включать эффекты "полутонов", подобные полутоновому сглаживанию, и могут быть построены таким образом, чтобы отсутствовал "разрыв" в поле обзора.

Также, как было упомянуто выше, защитное устройство согласно настоящему изобретению включает: набор фокусирующих элементов; и по меньшей мере один слой изображения, фокусирующие элементы и слой(и) изображения вместе проецируют свое определяемое точкой обзора изображение, поскольку устройство наблюдается с различных углов.

Слой(и) изображения состоит(ят) из множества отдельных оцифрованных областей, причем каждая область составляет идентичное или по сути идентичное подмножество оптических отпечатков каждого фокусирующего элемента, и области являются отдельными, то есть, накладывание любых двух подмножеств исключается, и каждая точка в каждом подмножестве является ближайшей к соответствующему фокусирующему элементу. Каждая область разделяется на множество отдельных пикселей, равное количеству определяемых точкой обзора изображений.

Каждое определяемое точкой обзора изображение подвергается цифровой обработке, количество пикселей в каждом подвергнутом цифровой обработке определяемом точкой обзора изображении является равным или пропорциональным общему количеству фокусирующих элементов, зарезервированных для этой части устройства. Пиксели в каждом подвергнутом цифровой обработке определяемом точкой обзора изображении распределяются по одному местоположению в пределах каждой оцифрованной области, таким образом, чтобы каждое месторасположение в пределах каждой оцифрованной области было отмечено цветом пикселя из подвергнутого цифровой обработке определяемого точкой обзора изображения, что позволяет устройству проецировать другое определяемое точкой обзора изображение, поскольку устройство наблюдается с различных углов.

Рабочий пример способа изготовления защитного устройства согласно настоящему изобретению описывается ниже и показывается на ФИГУРАХ 7-12. На первом рисунке ФИГ. 7 показаны одна линза и ее оптический отпечаток. На втором рисунке показана группа таких линз шесть линз в высоту на пять линз в ширину, а на третьем рисунке показано то же множество линз в комбинации с оптическим отпечатком каждой линзы, причем оптические отпечатки находятся в накладывающейся позиции на слое изображения. Как было отмечено выше, термин "область" определяется подмножеством каждого оптического отпечатка, который находится ближе к соответствующей линзе, чем к любой другой линзе. В соответствии с идеей настоящего изобретения, область, которая в этом рабочем примере по сути имеет квадратную форму, является оцифрованной. Четвертый рисунок ФИГ. 7 показывает одну линзу с оцифрованной областью, причем оцифрованная область насчитывает три пикселя оцифрованной области (DD-пикселя) в высоту и три DD-пикселя в ширину. Образовавшееся в результате множество оцифрованных областей показано с расположенным над ним множеством линз на пятом рисунке ФИГ. 7 и отдельно на шестом рисунке ФИГ. 7. Множество оцифрованных областей, которое в этом рабочем примере насчитывает шесть DD-пикселей в высоту и пять DD-пикселей в ширину, также называется растровой сеткой.

Наличие девяти пикселей в каждой оцифрованной области означает, что для каждой области всего может быть назначено девять изображений. Каждое из этих девяти изображени